說說技術(shù)交流中遇到的一個問題:電源為什么要研究PDN?

2022/08/01
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前段時間,和思科的一位工程師聊了聊。聊如何看技術(shù)書籍,聊到Mike Li那本關于抖動與噪聲的書,聊是看中文還是英文版本的技術(shù)文檔。

突然,他問我:電源為什么要研究PDN?

一時間有點懵。理了理思路:直流部分,有IR Drop,也可以理解為低頻部分。那高頻就是看PDN,研究目標阻抗。

他補充了一下,是這樣,不管是C*dv/dt還是L*di/dt都是時域的,那PDN是什么?電源網(wǎng)絡分配,看的目標阻抗是看的頻域的,這是為什么?

最近看到一本書,里面有講到直流壓降(IR Drop),前面講了講邏輯門集成電路電壓差引發(fā)電路時序問題,進而導致信號傳輸問題。這些很多資料差不多。直到后面看到靜態(tài)IR Drop和動態(tài)IR Drop,才感覺和別的資料有點不一樣。

靜態(tài)IR Drop考慮的是直流電流和電源傳輸線的內(nèi)阻的兩個因素。電源線內(nèi)阻考慮的是直流電流和材料本身的電阻率,產(chǎn)品設計使用的PCB傳導材料就是銅。

說到這,想起之前和長鑫一個技術(shù)大牛交流,曾經(jīng)問過我一個問題:封裝的WB金線,如果變長,會考慮什么?這個問題至少可以考慮一下電導率,壓降的問題。但這個問題還會有其他方面的考量,只不過我還不知道。

真正讓我對前面的問題,有想法的是動態(tài)IR Drop。動態(tài)的IR Drop研究的是開關切換的電流波動,而開關的切換是在時鐘沿發(fā)生翻轉(zhuǎn)的時候,這個時候瞬時電流很大,開關晶體管的數(shù)量越多,電源線上的電壓下降的情況越容易發(fā)生。

如果這個時候PDN到達觸發(fā)器,動態(tài)IR Drop過大,會造成觸發(fā)器電壓過低而停止工作。因為高速信號,時鐘頻率比較快,電流對時間的變化可以不考慮,這時候PDN上的壓降考慮的就是頻域部分。當然,芯片級,封裝級和板級考慮的頻率范圍不同而已。

后來,和群里的網(wǎng)友知寒聊了聊,他說的也很有意思:▲I*Z=▲U ,▲U為噪聲,▲I代表的是時域上電流變化快慢,Z代表就是頻率下的阻抗,電流的變化快慢,時域的部分沒辦法優(yōu)化修改,只能通過Z即PDN來進行管控。所以,電流的變化也是用于滿足頻域的分布。這么一想,也是一個方向。

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